分布式光伏的屋顶承重怎么计算

不久前，南京大雪，屋顶光伏系统被压塌的视频流传甚广，视频虽然只有短短几秒，但可以看到现场一片狼藉。光伏电站连同厂房，被暴雪压塌，场面异常惨烈。屋顶载荷问题，再次引起大家重视!

分布式光伏项目屋顶荷载问题，特别是易形成较大项目规模的钢结构彩钢瓦屋面的荷载问题，成为了项目开发中最为重要的一个关注点。

那如何对光伏发电屋顶承载力进行预判，以大致确定是否符合光伏项目的要求?

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光伏发电屋面荷载的分类

按时间分类：永久荷载(恒荷载)、可变荷载(活荷载)、偶然荷载(特殊载荷或偶然作用)。光伏电站系统属于新增恒荷载。

按作用面大小分类：均布载荷、集中荷载、线性荷载。

按作用方向分类：垂直荷载、水平荷载。

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屋面光伏项目涉及的荷载

1)屋面结构自重

钢筋混凝土楼板自重、屋面钢梁檩条彩钢板的自重、屋面保温防水材料的自重、屋面原有构件及设备的自重(属于恒荷载)。

2)光伏电站系统荷载

光伏组件，支架、基础、电缆、汇流箱等(属于新增恒荷载)。

3)风、雨、雪荷载

因建设光伏电站，而导致的风、雨、雪荷载的增大。

4)施工荷载(后期运维荷载)

施工阶段，设备材料的吊装、运输、施工人员、施工设备等产生的作用影响，属于活荷载。

地震不属于荷载，地震是一种作用，关于地震作用的规定及验算，见GB50011-2010《建筑抗震设计规范》。

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荷载的预判

1)图纸的模拟计算

通过建筑物结构图纸，使用软件(如MTStool、理正结构工具箱等)对主要受力构件(如檩条、楼板等)初步核算。

2)现场勘察

实际建筑物与设计图纸对比，发现设计图以外新增荷载或因后期改扩建变更的荷载。

室外勘察

屋面增建的设备间，电梯间，空调机或天线的设备基础、消防或通风管道等。

室内勘察

有无大面积漏水、梁板柱有无开裂、锈蚀及损毁、新增吊顶构件，屋面内部吊挂设备、屋面开洞、新增室内轨道吊车等。

如果想要获得可靠的荷载数据，应当经过现场勘察后，结合现场实际荷载情况，再进行结构建模等系统的核算。

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混凝土屋面荷载的预判

1)钢筋混凝土屋面

新增光伏发系统的承载力校核验算通过率大于80%。结构方面比较适宜安装光伏发电系统。

侧重注意的问题

私自建造的建筑物、建设年代久远的老旧建筑，存在偷工减料的豆腐工程、私自改扩建情况影响了原建筑结构受力安全、与屋主沟通未来是否有屋面结构改扩建计划。

2)混凝土预制板屋面、预应力双T板屋面、马鞍板屋面

通过选择合适的安装形式，如适当降低安装倾角、避让敏感区域、阵列加装导流板、降低配重块高度和重量等，亦可正在安装光伏电站系统。

混凝土屋面光伏系统按单排组件最佳倾角进行安装、混凝土配重上考虑，约0.45KN/㎡。

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金属屋面荷载的预判

金属屋面

新增光伏系统的承载力校核验算通过率小于50%。结构承载力不足情况较多，使用前需认真校核。

侧重注意的问题

是否为正规设计单位设计、能否获取原设计图纸、是否私自建造、是否建设期替换过钢材等级、私自改扩建情况影响了原建筑结构受力安全、与屋主沟通未来是否有屋面结构改扩建计划。

彩钢瓦屋面光伏光伏系统按组件顺屋面坡度平铺安装、支架檩条采用夹具夹在金属屋面瓦楞上考虑，约0.15KN/㎡。

金属屋面荷载的快速预判方法

方法一：

非正规设计院设计、非正规施工单位施工、无图纸或借图建造的厂房，基本都不可使用。因为其结构安全不可控、野蛮施工隐患多、材料以次充好。如Q235材料替换Q345材料使用。

方法二：

檩条跨度6米左右，檩条型号小于180，檩条核算易超限

檩条跨度8米左右，檩条型号小于220，檩条核算易超限

檩条跨度大于6米，檩条间的拉条仅为1道时，檩条核算易侧向失稳。

以上主要针对常见的C型或Z型檩条的门式钢架结构厂房进行预判，上述情况下通常存在增加光伏电站荷载后，应力比超限或挠度超限。

上述方法仅供各位在开发期间参考，在光伏发电项目实际设计中，应当由设计院对屋顶，特别是彩钢瓦屋面进行荷载的校验，保证项目安全性。

农村用户安装光伏系统该如何预防：在农村多以混凝屋面为主，在屋面做防水处理的时候要坚持“宜导不宜堵”的原则，保证在暴雨积水时能顺利让水流走，确保屋面不漏。明白了这个原则在光伏支架安装过程中，首先要确保支架基座不与排水方向垂直布置，做到不阻碍屋面雨水排放。其次，假若遇到施工中在既有屋面上采用直接放置支架基座的方式安装光伏系统时，保证基座平稳、整齐的放置，并需要采取措施进行固定，避免发生倾覆、滑移等现象，还要避免基座与屋面结构层发生层叠关系，保证结构的安全性。除此之外，还要尽量避免在屋面做打孔操作，对于那些必须打孔破坏原屋面的情况，则要做到因地制宜，根据不同情况做不同处理。若在瓦片上打孔要先做好深度预测，将化学锚固螺栓固定后，螺栓穿过瓦片的位置应使用防水密封胶做好处理，这点很关键。

分布式发电项目常见屋顶的光伏支架选用

 本文将列举在大型分布式光伏电站，常见水泥屋顶以及彩钢瓦屋顶的光伏支架选用以及部分见居民屋顶

 最常见的是水泥平屋顶，也有少部分的弓形水泥屋顶（如粮仓等），水泥平屋顶大多带有小于10度的倾角，方便雨水滑落

一．水泥配重法

1.1在水泥屋顶浇筑水泥墩，这是最常见的安装方式

优点：  稳固

      不破坏屋顶防水

缺点：  需要大量人工

      耗时，水泥墩需要一周以上的固化养护时间，在水泥墩完全固化后，才可安装支架

      需要大量的预制模具（水泥成型）

1.2预制水泥配重

优点：相对制作水泥墩省时，可提前定作配重水泥砖

      节省水泥地埋件

缺点：......

二.钢构链接

 据说“赤壁之战”时的曹军用铁链将船链接增加稳定性，一样的道理，在支架的立柱底端做法兰盘，利用镀锌型钢将若干支架阵列连接在一起，500KW甚至一个兆瓦以上为一个单位，利用支架阵列自重增加抗风性，只需在屋顶承重点做少数水泥墩，固定大型支架阵列

优点：安装快捷简便

    方便拆卸

缺点：造价过高，支架成本不少于1元每瓦

三．化学锚固螺栓

 对于预制楼板厂房，单位面积称重较大，可在屋顶做5厘米厚的水泥层，之后利用化学锚固螺栓固定支架，在打孔时不会破坏屋顶防水层，目前国内只有少数项目使用，使用寿命有待考验

优点:无膨胀力锚固

   施工简便

   节省成本

缺点：耐热性能差，高温时失效，不可焊接

四．专用电站安装双组分植筋胶

直接粘.....

目前国内案例过少，推广有待时日，至于你用不用，反正哥一般不会用

优点：省时省力，节省立柱

缺点：成本较高

彩钢瓦屋顶支架选用

彩钢瓦厂房安装简便，但是国产彩钢瓦寿命在10-15年左右，安装光伏电站后检修困难，隐患过多，个人认为，国内彩钢瓦屋顶电站大多是定时炸弹

彩钢瓦最常见的有三种：直立锁边型，角驰型，梯型

对于直立锁边型与角驰型彩钢瓦，多利用彩钢瓦的波峰，使用专用铝合金夹具固定支架导轨

彩钢瓦寿命在10-15年左右，承重在15-30kg每平方，多采用平铺安装，如下图

少部分采用倾角安装，如下图

优点

缺点

平铺光伏组件

抗风性能佳

发电效率低，比15°角安装减少发电量约12%（山东地区）

带倾角光伏支架系统

发电量效率高

单位面积屋顶装机量少于平铺约30%

支架造价高

对彩钢瓦屋面压力较大

抗风较平铺差

五 带瓦坡屋顶

 六BIPV

全玻光伏组件的做法同夹胶玻璃幕墙的做法，常见于光伏阳光房，采光顶等。包括框支，全坡，点支，常见的以下几种简单介绍

1 直接用结构胶沾，用耐候胶填缝，参考下玻璃幕墙的做法

2 使用驳接爪，用耐候胶填缝

七，普通组件直接做屋顶，在一些对屋顶结构受活荷载小的场合，如光伏大棚上，车棚等，隔热防火请参照钢结构别墅屋顶的做法，将瓦用铝支架加光伏组件代替即可，自攻螺钉击穿防水保温层的地方用密封胶填实

光伏支架基础上作用的荷载有很多，包括支架及光伏组件的自重、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载等等。其中起控制作用的主要是风荷载，因此光伏支架基础设计应保证风荷载作用下基础的稳定。光伏支架基础可以简单的区分为地面光伏支架基础与平面屋顶光伏支架基础两大类，但其中还能细分为很多小类。比如地面光伏支架基础中就有钻孔灌注桩基础、钢螺旋基础、独立基础、钢筋混凝土条形基础、预制桩基础等。光伏支架的钻孔灌注桩基础成孔较为方便，可以根据地形调整基础顶面标高，说明顶标高易控制。而且混凝土钢筋用量小，开挖量小，施工快，对原有植被破坏小等优势，但不适用于松散的沙性土层中。钢螺旋基础的顶面标高不受地下水影响，即便是在冬季气候条件下照常施工，施工快。采用专用机械将其旋入土体中，无需场地平整，可以尽可能的保护场内植被，螺旋桩可二次利用。光伏支架若是采用独立基础的话，将会有超强的抗水荷载能力和抗洪抗风能力，但由于其施工周期长，对环境破坏力大，所以实际的光伏项目中已经很少会使用这样的基础了。对于平面屋顶光伏支架来说，它的基础主要有两种，一种是水泥配重法，还有一种是预制水泥配重，同样也是各有各的优缺点。

静载的配重是根据所需加载的极限荷载所决定，一般上面的堆载为极限荷载的1.2倍。目前堆载大部分为混凝土块，可根据混凝土块的数目，或者混凝土块的总体积确认堆载配置大小。

配重说白了就是两边对称 举个例子 比如工件重20斤， 重心距离主轴中心有30MM的距离。那么就在对面配个重量距离差不多的 ，如过条件不允许就配个10斤距离60厘米 ，40床子回转直径最大400MM 转速低点差不多就行。

基础有多种形式，主要包括：

一、钻孔灌注桩基础

二、大开挖现浇基础

三、混凝土块配重式基础

四、火锅式预制砼基础

五、螺旋桩基础

不同的地形、地质条件，需选择不同的基础形式。

总的来说灌注桩和螺旋桩比较便宜，但适用环境有限。

主要是根据你的光伏支架承重要求、还有当地的气象数据（如风力、雨雪等）情况下是否会让支架系统依旧牢固。

所以水泥墩主要起到配重的作用，水泥墩的大小主要取决于你的支架安装高度、排数、承重的具体重量等因素。